Seminario 02 - ICVBC · (il Biancone), Bartolomeo Ammannati ... Il riconoscimento dei colori da...

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f Seminario Dalla Diagnostica al Monitoraggio per la Progettazione degli Interventi e la Programmazione della Manutenzione

Analisi spettroscopiche non-invasive per lo studio di superfici artistiche

Donata Magrini

02 Seminario Dalla Diagnostica al Monitoraggio per la Progettazione degli Interventi e la Programmazione della Manutenzione

f

Istituto per la Conservazione e la Valorizzazione dei Beni Culturali

Consiglio Nazionale delle Ricerche

ICVBC-CNR

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Le indagini diagnostiche ci permettono di :

Studiare i materiali che lo compongono

Definire la tecnica esecutiva

Ottimizzare la leggibilità di un’opera

Supportare l’intervento conservativo

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Le metodologie di indagine comunemente applicate per lo studio di beni culturali sono

generalmente classificate in :

NON INVASIVE

non necessita di alcun prelievo di campione

Tecniche di imaging --> Restituiscono le informazioni in forma di immagine

•Fluorescenza Ultravioletta UV (Uvf)

• Infrarosso fotografico (IR)

•Riflettografia infrarossa (IRR)

• Infrarosso in falsi colori (Irfc)

•Radiografia X (RX)

•Termografia

Tecniche spettroscopiche puntuali --> Informazioni su un’area di tipo molecolare e elementale

•Fluorescenza a raggi X (XRF)

•Spettroscopia di riflettanza UV-Vis-NIR (FORS)

•Colorimetria

•Spettroscopia infrarossa

MICRO-INVASIVE

necessita di un campione

Di bulk --> il campione viene omogeneizzato e trattato

Stratigrafiche --> il campione è inglobato in resina ed analizzato nei singoli strati che lo compongono

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MICROSCOPIA DIGITALE

RIPRESE

FOTOGRAFICHE (IR, UV, VIL) COLORIMETRIA

FORS

TERMOGRAFIA

PEELING TEST

XRF

MICROFOTOGRAMMETRIA

DRILLING MICROONDE

TEST

SPUGNETTA

STRUMENTAZIONE PORTATILE

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COME SI IMPOSTA LO STUDIO DI UNA SUPERFICIE ARTISTICA?

Indagine di imaging

Indagine spettroscopica puntuale

SCELTA DEI PUNTI DA CAMPIONARE

CAMPIONAMENTO

Analisi in sezione stratigrafica

Analisi di bulk

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TECNICHE SPETTROSCOPICHE

Basate sull'interazione tra la materia e le radiazioni elettromagnetiche

Energia

Lo spettro elettromagnetico comprende l'intera gamma delle lunghezze d'onda esistenti in

natura, dalle onde radio ai raggi cosmici

Tutti gli intervalli spettrali sono utilizzati per le tecniche spettroscopiche (es. infrarosso, raggi X,

UV-visibile, microonde, ecc.)

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TECNICHE DI SPETTROSCOPIA ELEMENTARE

Fluorescenza a raggi X (XRF)

RX incidenti

RX

caratteristici e-

è un metodo spettroscopico;

si misura l’energia generata dalla fluorescenza degli

elettroni che si sono spostati dal loro livello energetico

a causa dell’irraggiamento con radiazioni x

la radiazione di emissione è caratteristica di ogni

elemento presente

fornisce informazioni sulla composizione elementare

di un campione

Energia

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FLUORESCENZA A RAGGI X (XRF)

Servi Muti - Roberto Barni, 1988, bronzo,

Fattoria di Celle, Santomato (PT)

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Dipinti

Affreschi

Leghe metalliche

Ceramiche, porcellane

Vetri

Avorio

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Non-invasività

Compattezza dei sistemi di misura

Informazione elementale

Misure semi-quantitative in situ

Non è possibile rivelare materiali organici

Limitazioni sull’individuazione quantitativa dei risultati

La penetrazione è poco controllabile e richiede un’analisi critica del risultato

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TECNICHE DI SPETTROSCOPIA ELETTRONICA

keV

0 2 4 6 8 10

0

50

100

150

200

250

300

BIA9

BIA10

Ca

CuZn

con

tegg

i

La Fontana del Nettuno,

(il Biancone),

Bartolomeo Ammannati,

Piazza della Signoria Firenze

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TECNICHE DI SPETTROSCOPIA ELETTRONICA

La spettroscopia di riflettanza UV-Vis-NIR (FORS)

Energia

correlazione fra l’assorbimento di energia da parte di una sostanza e la lunghezza d’onda

della radiazione incidente;

analisi qualitativa

informazioni di natura molecolare;

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SPETTROSCOPIA DI RIFLETTANZA A FIBRE OTTICHE (FORS)

Pigmenti

Coloranti

Prodotti d’alterazione

Studio del colore

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Tecnica d’analisi totalmente non invasiva

Strumentazione trasportatile

Possibilità di acquisire un gran numero di spettri

Misura del colore

Identificazione della maggior parte dei pigmenti, prodotti di alterazione

Poche informazioni sulle componenti organiche (leganti e pigmenti organici)

Indagine di superficie

Non sempre esaustiva in presenza di miscele

SPETTROSCOPIA DI RIFLETTANZA A FIBRE OTTICHE (FORS)

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“La leggenda della Vera Croce”

Agnolo Gaddi (1380-90)

Cappella Maggiore di Santa Croce Firenze

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Paratacamite /Atacamite Cu2Cl(OH)3

Azzurrite 2CuCO3*Cu(OH)2

Malachite 2CuCO3*Cu2(OH)

romboedrica/ortorombica

400 600 800 1000 1200 1400 1600

0

10

20

30

R%

nm

punto 14

punto 13

punto 15

470

750 1500

500 800

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COLORIMETRIA

dalla sorgente di illuminazione

dalle caratteristiche del materiale

in esame

sensibilità dell’occhio umano

IL COLORE DI UN OGGETTO DIPENDE:

Il riconoscimento dei colori da parte dell'uomo è basato sull’illuminazione, sulle caratteristiche

superficiali degli oggetti che riflettono la luce e sugli occhi dell'osservatore.

A differenza delle misure di lunghezza o di peso, non esiste una scala fisica per misurare il

colore.

Il colore è una questione di percezione o di interpretazione soggettiva.

LA COLORIMETRIA È LA DISCIPLINA CHE SI OCCUPA DI STANDARDIZZARE LA

MISURAZIONE DEL COLORE ATTRAVERSO LO STUDIO DI MODELLI DI COLORE

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MODELLO COLORIMETRICO L*a*b* (CIE 1976)

solido del colore

ΔE = (Δ L)2+ (Δ a)2+ (Δ b)2

COLORIMETRIA

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COLORIMETRIA

Agnolo Gaddi “La leggenda della vera Croce”

Cappella Grande, Chiesa di Santa Croce

Firenze

Baccio Bandinelli, Laocoonte (1520-

1525) Galleria degli Uffizi - Firenze

Caratterizzazione pigmenti

Messa a punto di piani di conservazione

Monitoraggio delle fasi pre e post restauro

Controllo stabilità prodotti

Sfera Armillare, Antonio Santucci da Pomarance

(1588-1593), Museo di Storia della Scienza di Firenze

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Energia

SPETTROSCOPIA INFRAROSSA

• Sono misurate transizioni tra livelli energetici vibrazionali nella regione del medio infrarosso

(4000-500 cm-1)

• Informazioni sui gruppi funzionali presenti nelle molecole che formano il campione e quindi,

indirettamente, sulle molecole stesse (organiche e inorganiche).

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identificazione di pigmenti/coloranti

identificazione di materiali organici

individuazione di prodotti di

alterazione

SPETTROSCOPIA INFRAROSSA

Macellum Pompei

Catacombe di Domitilla - Roma

Crocifisso secolo XVI°, San Casciano Val di

Pesa (Firenze)

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CASI APPLICATIVI

COLLEZIONE GORI, Fattoria di Celle (PT)

ANALISI DELLO STATO DI CONSERVAZIONE DI OPERE CONTEMPORANEE ESPOSTE IN ESTERNO

MONITORAGGIO DELLE CRITICITÀ DI CONSERVAZIONE

Bracci S., Cagnini A., Colombini M.P., Cuzman O.A., Fratini F., Galeotti M., Magrini D., Manganelli del Fa R., Porcinai S., Rescic S., Riminesi C., Salvadori B., Santagostino

Barbone A., Tiano P., (2015) A multi-analytical approach to monitor three outdoor contemporary artworks at the Gori Collection (Fattoria di Celle, Santomato, Pistoia, Italy),

Microchemical Journal, in press, doi:10.1016/j.microc.2015.07.008

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La Villa risale alla fine del ‘600

Estensione di 30 ettari

70 installazioni di opere d’arte ambientale in esterno/interno

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The Hand, the Creatures, the Singing

garden Loris Cecchini, 2012

Materiale:

Acciaio cromato


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Labirinto

Robert Morris, 1988

Materiale:

Pietra di Trani, serpentinite


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La morte di Efialte

Anne e Patrick Poirier, 1982

Materiale:

Pietra, bronzo


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Katarsis

Magdalena Abakanowicz, 1985

Materiale: Bronzo


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Materiale:

Cemento, specchi, marmi, colori a acrilico

La cabane éclatée aux 4 salles

Daniel Buren, 2005

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Servi muti

Roberto Barni, 1988

Materiale:

Bronzo


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FINALITA’

Caratterizzazione della lega

Distinzione delle patine intenzionali da quelle

di alterazione

Servi muti

Roberto Barni, 1988

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Servi muti

Roberto Barni, 1988

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TECNICHE DI INDAGINE MICRO-INVASIVE

Caratterizzazione della lega

• SEM-EDS

• Eddy Current (non invasiva, per valutare l’omogeneità)

• XRF (non invasiva)

Caratterizzazione delle patine

• Microscopio FTIR in trasmissione e ATR

• XRD

• M.O. in luce UV/Vis su cross-sections

• SEM-EDS

Residui di patine intenzionali:

• Solfuri di rame

• Nitrato basico di rame

• Fosfati di rame

Patine naturali:

• Solfati e cloruri basici di rame

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PRESENZA DI CRITICITÀ

Trasformazione delle patine artificiali in prodotti di corrosione attiva

MONITORAGGIO

L’evoluzione delle patine e degli indicatori della corrosione con

cadenza annuale mediante tecniche non invasive

Documentazione fotografica

Colorimetria

Morfologia delle superfici

Variazioni di colore

Spettrometria FTIR

Fluorescenza di raggi X Analisi composizionale

Microscopio digitale

Servi muti

Roberto Barni, 1988

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Colorimetria

Spettrometria FTIR

Fluorescenza di raggi X

Servi muti

Roberto Barni, 1988

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Patina verde chiaro Patina verde scuro

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Wavenumber (cm-1)

Re

fle

cta

nce

(a

.u.)

33

94

(B

)

11

18

(A,B

) 34

85

(A

) 3

56

6 (

B)

94

8 (

B)

87

6 (

B)

60

6 (

B)

48

7 (

B)

14

23

(G

)

13

42

(G

)

51

3 (

G)

63 -8 -1

L* a* b*

50 -16 6

L* a* b*

Servi muti

Roberto Barni, 1988

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Nessuna tecnica risponde da sola ai molteplici quesiti posti dallo studio delle opere d’arte (conoscenza

dell’opera o diagnostica dello stato conservativo e dei materiali)

L’uso complementare di più tecniche però permette di dare una risposta a molti di questi quesiti

Le tecniche non invasive possono non essere esaustive ma sono fondamentali per:

Pianificare un campionamento mirato

Nei casi in cui i campionamenti (anche se micro) non sono assolutamente possibili o autorizzati

CONCLUSIONI…

Caratterizzare i materiali presenti (pigmenti, leganti, materiali lapidei….)

Definire dello stato di conservazione (presenza di prodotti di alterazione, attacco biologico….)

Coadiuvare l'intervento di restauro (valutazione di trattamenti, monitoraggio delle operazioni…)

IN SITU E IN MODO TOTALMENTE NON-INVASIVO

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Grazie per l'attenzione

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Dalla Diagnostica al Monitoraggio per la Progettazione degli Interventi e la Programmazione della Manutenzione

f

Donata Magrini

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